高中物理 《探究弹性势能的表达式》课件9 新人教版必修2.ppt

第七章机械能守恒定律 第五节探究弹性势能的表达式 1 知道探究弹性势能表达式的思路 2 理解弹性势能的概念 会分析决定弹性势能大小的相关因素 3 体会求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法 1 重力势能的大小与物体的质量和高度有关 弹性势能是否与被拉伸的长度或压缩量有关 通过实例我们知道发条上的越紧 弓拉的越满 说明形变量越大 而发条上的越紧 钟表运行的时间越长 说明它具有的弹性势能越大 弓拉的越满 箭射的就越远 也说明了弓的弹性势能越大 弹簧的形变量越大 对外做功就越多 具有的弹性势能就越大 2 重力势能ep mgh与高度成正比 弹簧的弹性势能是否与形变量成正比 不能确定 因为举重物时 重力不变 而拉弹簧时拉的越长 拉力越大 所以不能确定弹性势能一定与形变量成正比 换用劲度系数不同的弹簧做如下实验 将弹簧一端固定在竖直墙上 另一端用一物体压住 使弹簧有一定的压缩量 如图 将物体释放 物体被弹出 每次保持弹簧有相同的压缩量 结果发现弹簧的劲度系数越大的弹簧 物体被弹出的距离越远 说明弹簧势能与弹簧的劲度系数k有关 k越大 弹性势能越大 3 计算弹簧弹力做功和探究弹性势能的表达式 1 计算弹簧弹力做功由于弹力是一个变力 计算其功不能用w fl 设弹簧伸长量x 则f kx 画出f x图象 弹簧被拉长x可以看成是由很多很小的 l的和 即x l1 l2 l3 在各小段上 拉力可以近似认为是不变的 它们分别为f1 f2 f3 在各小段上拉力做功分别为f1 l1f2 l2f3 l3拉力在整个过程中做的功可以用它在各段做功之和来代表w弹 f1 l1 f2 l2 f3 l3 当物体由o点向右移动的过程中 弹簧被拉长 弹力对物体做负功 弹性势能增加 当o点向左移动的过程中弹簧被压缩 弹力对物体做负功 弹簧的弹性势能增大 当物体由a点向右移动中 弹簧的压缩量减小 弹力对物体做正功 弹性势能减小 当由a 向左移动过程中 弹簧的伸长量减小 弹力做正功 弹性势能减小 总之 当弹簧的弹力做正功 弹性势能减小 弹簧弹力做负功 弹性势能就增加 这一点与重力做功和重力势能的变化关系相似 其中k为弹簧的劲度系数 x为弹簧的形变量 此表达式是指弹簧的长度为原长时规定它的弹性势能为零的情况下的表达式 我们可以规定弹簧任意长度时的弹性势能为零 但在处理问题时不方便 在通常情况下我们规定弹簧原长时的弹性势能为零 弹性势能ep是标量 单位焦耳 j 4 弹力做功与弹性势能变化的关系类比重力做功和重力势能变化的关系 通过学习前节的内容我们已经知道 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 重力势能增加 重力做功和重力势能变化的关系为wg ep 弹簧弹力做功与弹性势能的变化与重力做功和重力势能的变化类似 即弹力做正功弹性势能减少 弹力做负功 弹性势能增加 关系式为w弹 ep a 弹簧的弹性势能逐渐减小b 弹簧的弹性势能逐渐增大c 弹簧的弹性势能先增大后减小d 弹簧的弹性势能先减小后增大 a 物体对弹簧做的功与弹